Ремень ГРМ или цепь ГРМ - что лучше

Вам нравятся вопросы наподобие «Какая машина лучше?», на которые в принципе нет правильного ответа? Обычно такие вопросы вызывают бурную волну обсуждений и даже жесткой полемики. Сегодня же мы решили поговорить по поводу системы газораспределения (ГРМ) в двигателях внутреннего сгорания (ДВС). Все знают, что в ДВС для синхронизации работы двигателя используется цепь ГРМ или ремень.

Но чем они отличаются друг от друга? Уже давно многих автомобилистов интересует, что же лучше? И надо признать, что с тех пор, как на смену цепи ГРМ пришел ремень, споры среди автолюбителей не утихают. Особенно о современных моторах, к которым есть масса претензий по сроку службы. Надо признать, что это отличный вопрос. Но ответить, что лучше – цепь или ремень, слету не получится. Мы попробуем сделать необычное сравнение этих двух систем, чтобы каждый для себя сделал свой выбор.

Бомба замедленного действия под капотом вашего автомобиля

Эволюция системы газораспределительного механизма

Глава 1: Зубчатые шестерни

Основная цель использования цепей или ремней ГРМ в двигателях внутреннего сгорания – это транспортирование энергии (крутящего момента) от вращения коленвала к устройству клапанов в головке блока, которые обычно управляются распределительным валом(распредвалом).

Эту проблему не так сложно решить. Очевидное решение – это использование шестерен. Именно с помощью них легко передавать крутящий момент в боковом направлении.

Вот зубчатые шестерни Volvo P1800S:

Да, это шестерни той Volvo P1800S 1966 года, которая проехала почти 5 млн километров. Мотор в этой машине без единого ремонта пробежал больше 3 млн километров. Далее был проведен дорогой ремонт, и машина снова наездила более 1 млн километров. А теперь о грустном.

Как вы думаете, выгодно ли автопроизводителям выпускать такие автомобили, которые могут служить владельцу длительный промежуток времени? Ведь чем больше ресурс автомобиля, тем меньше продажи автопроизводителей. Вы представляете, сколько бы сегодня ходили автомобили, если бы они все оснащались для передачи крутящего момента от коленвала на распредвал зубчатыми шестернями? Представьте, если бы вы были генеральным директором компании, которая продавала продукт, служивший 50 лет, а не 10.

Насколько мы можем судить, руководители крупных автомобильных компаний решили в один прекрасный момент в истории автопромышленности спроектировать двигатели так, чтобы уменьшить их срок службы. Мы не знаем, сделано это специально или по необходимости. Но суть от этого не меняется.

Начав проектировать двигатель с меньшим ресурсом, автокомпании стремились в первую очередь к своей выгоде, чтобы эксплуатируемые в мире автомобили быстрее оказывались на свалке, что увеличивало бы продажи новых автомобилей. Но как это сделать без жалоб автовладельцев? Очень просто. Нужно придумать умную новую технологию!

Глава 1.5: Нейлоновые зубчатые шестерни

Первое решение проблемы долговечности двигателей, которое мы хотим обсудить, довольно показательно – замена металлических зубчатых шестерен на шестерни с нейлоновыми зубьями, которые установлены прямо на металл.

Это шестерни от двигателя модели Chrysler 383 1969 года. Важно знать, что эти шестерни дороже, чем обычный металлический шестереночный механизм.

Все потому, что нейлон очень дорогой. Как альтернативу можно, конечно, использовать более дешевый пластик. Но и пластиковые шестерни на самом деле дороже стальных. Ведь для производства пластиковых шестерен нужно в 30 раз больше материала, чем при производстве металлических. Только так можно добиться, чтобы пластиковая шестерня выдерживала ту же нагрузку, что и стальная.

Как вы думаете, какое оправдание придумали автопроизводители, которые недавно стали вместо стальных шестерен использовать пластиковые? Они объяснили замену стальных шестерен необходимостью сделать двигатели тише. Однако это слабый аргумент, в который могут поверить только дилетанты. Об этом ниже.

Глава 2: Цепь ГРМ

Когда некоторые производители стали использовать нейлоновые шестерни, выявилась одна проблема: шестерни были слишком слабыми. В итоге автопроизводители стали получать множество критики. Следующей технологией передачи энергии для синхронизации двигателя стали цепи ГРМ. Это более умный способ уменьшить ресурс двигателей так, чтобы потребители не жаловались.

С инженерной точки зрения принцип работы цепи ГРМ в газораспределительном механизме основан на передаче крутящего момента на большие расстояния, как, например, на этом велосипеде:

Важное значение в этом механизме имеет задняя пружина, которая помогает держать цепь в натяжке при переключении скоростей на велосипеде. Ведь когда цепь перескакивает на другую звездочку, длина ее прямого сегмента изменяется. Если бы не было специального механизма, то при переключении скоростей цепь на велосипеде провисла бы или даже слетела.

Этой проблемы в машине не существует. Но есть в автомобилях свои заморочки. Например, цепь ГРМ со временем изнашивается (причем если сравнивать с зубчатыми шестернями, износ цепи происходит очень и очень быстро). Это приводит к увеличению эффективной длины цепи с течением времени. Поэтому автопроизводители оснастили цепь ГРМ натяжителем для устранения ее провисания. Ну что, вот вам и еще одно доказательство того, что автопроизводители намеренно сократили срок службы компонентов двигателя, перейдя на использование цепи ГРМ.

В принципе, использовать цепь не было необходимости. Тем более что крутящий момент от коленвала на распредвал нужно передавать на небольшие расстояния. Но нет. Автопроизводители сознательно решили оснастить все двигатели цепью ГРМ, которая очень быстро изнашивается по сравнению с шестернями.

Это, безусловно, решало проблемы долговечности моторов 60-х годов.

Вот два решения цепного привода системы ГРМ:

На левой картинке вы можете увидеть двигатель, оснащенный длинными толкателями клапанов (схема OHV). Этот мотор использует небольшую цепь. Справа вы видите двигатель с системой OHC или DOHC, где используется длинная цепь. Конструкция слева рассчитана на более длительный срок службы. Также конструкция мотора слева дешевле и легче. Более длинные цепи, используемые в двигателях конструкции OHC, со временем больше изнашиваются и растягиваются. Самое плохое – это когда в двигателях с двумя цепями одна цепь изнашивается быстрее другой. В этом случае натяжитель более изношенной цепи ухудшит идеальную синхронизацию мотора.

Но многие автопроизводители используют множество различных технологий, чтобы предотвратить подобную асимметрию в синхронизации двигателя в результате износа цепи или ее растяжения.

В некоторых моторах есть системы переменной синхронизации клапанов, например, такие как VTECH или VANOS. В таких моторах натяжитель цепи подключен к устройству опережения синхронизации. На таких моторах в случае провисания цепи от износа она автоматически немного продвигается на несколько звеньев.

Но во всех этих примерах при использовании цепи ГРМ мы не видим систем, предотвращающих быстрый износ цепей. Вместо того чтобы придумывать, как увеличить срок службы цепей ГРМ, автопроизводители все сделали для того, чтобы сильно натянутая цепь испытывала максимальное механическое трение. Это означает, что со временем нарушается не только натяжка цепи, что приводит к ее износу, но и изнашиваются также натяжители цепи.

Глава 3: Ремни ГРМ

Проблему долговечности двигателей можно решить с помощью ремней? Если вы инженер в автомобильной компании, которая поручила вам придумать, как сократить срок службы двигателей, то вы, конечно, не остановитесь на цепях ГРМ. Вы обязательно придумаете еще что-нибудь, с радостью сообщив своим руководителям, что вместо цепей ГРМ нужно использовать ремни ГРМ.

Именно так это и произошло в истории автопромышленности. Ремни ГРМ стали следующим шагом по заговору против автовладельцев, мечтающих всю жизнь владеть одним автомобилем. Ремни ГРМ пришли на смену цепям во многих автомобилях.

Ремни газораспределительного механизма появились на сцене еще в 1962 году. Но на раннем этапе ремни не стали так популярны, поскольку в те годы еще не было технологий, способных производить крепкие ремни. И все дело было в резине, из которой изготавливали первые ремни. Известно, что резина при больших температурах быстро стареет.

В итоге первые ремни ГРМ служили очень недолго и рвались, что нередко приводило к существенной поломке двигателя. Затем ремни стали более надежными, и автопроизводители стали отказываться от цепей, также заявив, что это необходимо, чтобы уменьшить шум двигателей. Но, несмотря на технологии производства ремней ГРМ, они все равно по сроку службы уступают цепям ГРМ. Автопроизводители сделали так, чтобы автовладельцы чаще приезжали на техническое обслуживание для замены ремня ГРМ (которое обходится в немалые деньги).

В современных автомобилях ремни ГРМ служат более длительный срок по сравнению со старыми автомобилями. В некоторых машинах ремень ГРМ нужно менять каждые 100-150 тыс. км, тогда как совсем недавно в некоторых автомобилях автопроизводители рекомендовали менять ремень каждые 30-45 тыс. км.

Но это не значит, что теперь ремни ГРМ имеют преимущество перед цепью. Также это не значит, что вы должны бежать покупать автомобили только с цепью ГРМ. Все не так просто.

Глава 4: Цепи с пластиковыми направляющими

Следующим решением проблемы долговечности автомобилей был переход автопроизводителей с использования обычных цепей на цепи, которые используют изогнутые пластиковые направляющие. Этот пластик разваливается со временем. Но вы не удивляйтесь. Это изначально и придумано так, чтобы эти пластиковые направляющие вышли из строя через определенный пробег автомобиля.

Плюс в таких современных моторах используются непрямые длинные цепи. То есть используется принцип, как в этом 10-скоростном велосипеде:

С инженерной точки зрения для того чтобы эффективно передавать крутящий момент по длинной цепи, необходима дополнительная шестерня. Но в вышеуказанном примере в видео цепь в современных моторах изогнута и постоянно взаимодействует не с шестерней, как положено, а с куском ПЛАСТИКА!

Что дороже – цепь ГРМ или ремень ГРМ?

Итак, мы посмотрели, как автопроизводители перешли от шестерней на цепи ГРМ, а затем на ремни ГРМ, и теперь снова решили использовать цепи. Осталось теперь разобраться, что дешевле обслуживать – автомобиль с ремнем ГРМ или цепью? Конечно, здесь все зависит от марки и модели конкретного автомобиля. Но в целом все примерно то на то и выходит, как это ни покажется сначала странным.

Ремень ГРМ, конечно, стоит дешевле цепи. Но как только к ремню ГРМ вы приобретаете шкивы и все остальное, стоимость замены ремня ГРМ и приводных роликов будет примерно сопоставима со стоимостью замены цепи ГРМ.

Если говорить о старых подержанных автомобилях, то, конечно, предпочтительнее покупать автомобиль с классической цепью, которая относится к древней технологии, проверенной временем. Если же говорить о новых современных автомобилях, то сегодня лучше приобретать автомобили с ремнем ГРМ, поскольку новые цепные технологии газораспределительного механизма, набирающие снова популярность, несовершенны и менее надежны, чем старые классические цепные системы ГРМ.

Но с автомобилями, использующими ремни ГРМ, нужно быть внимательным, поскольку ремни имеют свойство неожиданно рваться от износа или заводского брака. В этом случае многие двигатели ждет поломка, из-за того что клапаны мотора встретятся с поршнями.

Глава 5: Разнообразие – это специя жизни

Мы только поверхностно затронули вопрос, что происходит с эволюцией автомобилей. Все на самом деле сложнее. Вот здесь вы можете прочитать, почему современные моторы намного хуже старых.

К производителям автомобилей уже много вопросов. Например, почему автомобили Мерседес Е-класса, выпущенные для таксопарка Германии, могут легко проехать 500 тыс. км, тогда как обычные версии не всегда могут без ремонта доехать до такого километража? Или почему современные грузовые машины, также как и старые, по-прежнему могут легко намотать без ремонта более 1-2 млн километров, несмотря на то что в двигателях грузовиков более высокая степень сжатия и крутящий момент?

Или, например, почему современные датчики кислорода выходят из строя намного быстрее, чем в старых машинах? Или почему автопроизводители стали в конструкции многих компонентов использовать вместо металлических деталей пластиковые, что в итоге привело к существенному сокращению срока службы транспортных средств? И таких вопросов тысячи.

Обычно производители на все вопросы отвечают просто: замена металлических деталей на пластиковые необходима для снижения веса автомобилей. Но постойте, а что, в мире нет алюминия? Но нет, автопроизводители продолжают ухудшать автомобили, облегчая все преимущественно пластиком.

На самом деле нужно написать целый учебник, чтобы перечислить все детали, которые ухудшились в современных машинах.

Итог: Так что лучше?

Как мы уже не раз отметили, определить точно, что же лучше – ремень или цепь, не представляется возможным. Те же, кто спорит об этом, теряют время. Это искусственный бессмысленный спор. Каждый тип привода ГРМ имеет свои плюсы и минусы. Все зависит от типа и конструкции двигателя, а также от стоимости замены ремня/цепи ГРМ в конкретном автомобиле. Например, в одних автомобилях ремень/цепь меняется довольно-таки легко и обходится в незаоблачную сумму, тогда как в других машинах для замены цепи/ремня нужно разобрать чуть ли не полмашины, что в итоге влетает в круглую сумму. В заключение приводим основные плюсы ремней ГРМ и цепей ГРМ.